受环丙沙星影响的污水除磷效果预测及控制方法、计算机设备和存储介质

本申请涉及污水处理仿真与控制，特别是涉及一种受环丙沙星影响的污水除磷效果预测及控制方法、计算机设备和存储介质。

背景技术：

1、为了控制外部磷负荷以缓解湖泊富营养化，我国对污水总磷排放执行了严格的标准。强化生物除磷技术是一种不需要通过外加化学试剂形成磷沉淀就能提高污水磷处理效率的生物除磷技术。

2、对于生物除磷技术的技术应用，公开号为cn103092079a的专利公开了一种基于全耦合活性污泥模型机理模型和嵌入式系统智能化控制sbr工艺的方法，其用于对污水处理过程进行实时控制，以优化污水处理工艺。

3、然而，强化生物除磷系统对环境条件十分敏感，容易受进水中含有的有毒有害物质所抑制从而导致除磷效率下降甚至完全丧失。抗生素是目前世界上用量最大、使用最广泛的药物。环丙沙星作为使用广泛的一种喹诺酮类药物，具有污水中浓度高、半衰期长、污泥吸附性强、生物降解率低、生物毒性效应显著等特点，影响了污水生物除磷过程。

4、如何准确预测环丙沙星影响下的污水处理出水水质，以采取措施有效地提高污水处理厂的除磷效率，保障出水稳定达标已成为目前污水处理领域亟待解决的问题。开发受环丙沙星影响的污水生物处理模型，并基于此实现对出水磷的预测并采取有效措施优化工艺以提高除磷效果至关重要。

技术实现思路

1、鉴于城镇污水处理厂运行情况受到环丙沙星干扰，现有生物除磷模型无法实现有效模拟预测，有必要提供一种受环丙沙星影响的污水除磷效果预测方法。

2、本申请受环丙沙星影响的污水除磷效果预测方法，包括构建环丙沙星抑制机理模型，所述环丙沙星抑制机理模型用于结合污水中环丙沙星的浓度，实时预测生物除磷过程出水磷酸盐浓度；

3、所述环丙沙星抑制机理模型基于fcasm模型构建，构建过程包括：

4、构建基于fcasm模型的聚磷菌相关过程速率方程；

5、利用污水中环丙沙星的浓度，修正所述聚磷菌相关过程速率方程及系数。

6、可选的，修正所述聚磷菌相关过程速率方程及系数，包括利用第一修正项进行，所述第一修正项包括：

7、式中：

8、i，表示污水中环丙沙星的浓度；

9、n，为希尔系数；

10、emax，为抑制系数，表示环丙沙星对聚磷菌相关过程的最大影响；

11、mic，为抑制系数，表示环丙沙星对聚磷菌相关过程的最小抑制浓度。

12、可选的，修正所述聚磷菌相关过程速率方程，包括利用第二修正项进行，所述第二修正项中包括污水中环丙沙星的浓度以及污水中环丙沙星的作用时间；

13、所述第二修正项，用于构建随时间迁移所述环丙沙星抑制机理模型的自恢复过程。

14、可选的，所述第二修正项包括：

15、式中：

16、i，表示污水中环丙沙星的浓度；

17、t，表示污水中环丙沙星的作用时间；

18、m，表示聚磷菌相关过程恢复的时间系数；

19、r，表示环丙沙星对聚磷菌相关过程的恢复常数。

20、可选的，所述聚磷菌相关过程速率方程包括：

21、xpha,pao贮存过程的速率方程，xpha,pao表示非反硝化聚磷菌的胞内贮存产物pha；

22、xpp,pao好氧贮存过程的速率方程，xpp,pao表示非反硝化聚磷菌的聚磷酸盐；

23、xgly,pao好氧贮存过程的速率方程，xgly,pao表示非反硝化聚磷菌的胞内贮存产物糖原；

24、xpao好氧生长过程的速率方程，xpao表示非反硝化聚磷菌。

25、可选的，所述污水除磷效果预测方法，还包括利用第三修正项对生物除磷相关化学计量系数yss-p，进行环丙沙星的影响修正；

26、其中，yss-p表示非反硝化聚磷菌贮存单位xpha,pao所需的易生物降解物质，xpha,pao表示非反硝化聚磷菌的胞内贮存产物pha；

27、所述第三修正项中包括污水中环丙沙星的浓度以及污水中环丙沙星的作用时间。

28、可选的，所述第三修正项包括：

29、式中：

30、i，表示污水中环丙沙星的浓度；

31、t，表示污水中环丙沙星的作用时间；

32、myssp，表示yss-p作用的时间系数；

33、ryssp，表示环丙沙星对yss-p作用的常数。

34、本申请还提供一种受环丙沙星影响的污水除磷效果控制方法，包括根据本申请所述的污水除磷效果预测方法，预测生物除磷过程出水磷酸盐浓度，若预测结果超过排放标准，则提高曝气量。

35、本申请还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现本申请所述的受环丙沙星影响的污水除磷效果预测方法的步骤。

36、本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本申请所述的受环丙沙星影响的污水除磷效果预测方法的步骤。

37、本申请受环丙沙星影响的污水除磷效果预测方法至少具有以下效果：

38、本申请受环丙沙星影响的污水除磷效果预测方法在全耦合活性污泥模型fcasm的基础上充分考虑环丙沙星的影响，对聚磷菌相关过程速率方程及系数加以修正，修正后获得环丙沙星抑制机理模型，能够实时预测生物除磷过程出水磷酸盐浓度。

39、本申请引入第一修正项和第二修正项修正聚磷菌相关过程速率方程，并进一步利用进一步用对生物除磷相关化学计量系数yss-p进行环丙沙星的影响修正，有助于提高丙沙星抑制机理模型的准确性。

40、本申请受环丙沙星影响的污水除磷效果控制方法至少具有以下效果：

41、根据环丙沙星抑制机理模型可知，由于聚磷菌相关过程速率方程主要包括xpha,pao贮存，xpp,pao好氧贮存，xgly,pao好氧贮存，xpao好氧生长，而上述四项速率方程中大部分具有好氧的特性，通过提高曝气量以减缓环丙沙星的对聚磷菌相关过程速率方程的影响，从而减缓环丙沙星的对除磷效果的抑制作用。

技术特征：

1.受环丙沙星影响的污水除磷效果预测方法，其特征在于，包括构建环丙沙星抑制机理模型，所述环丙沙星抑制机理模型用于结合污水中环丙沙星的浓度，实时预测生物除磷过程出水磷酸盐浓度；

2.如权利要求1所述的污水除磷效果预测方法，其特征在于，修正所述聚磷菌相关过程速率方程，包括利用第一修正项进行，所述第一修正项包括：

3.如权利要求2所述的污水除磷效果预测方法，其特征在于，修正所述聚磷菌相关过程速率方程，包括利用第二修正项进行，所述第二修正项中包括污水中环丙沙星的浓度以及污水中环丙沙星的作用时间；

4.如权利要求3所述的污水除磷效果预测方法，其特征在于，所述第二修正项包括：

5.如权利要求4所述的污水除磷效果预测方法，其特征在于，所述聚磷菌相关过程速率方程包括：

6.如权利要求1所述的污水除磷效果预测方法，其特征在于，所述污水除磷效果预测方法，还包括利用第三修正项对生物除磷相关化学计量系数yss-p，进行环丙沙星的影响修正；

7.如权利要求6所述的污水除磷效果预测方法，其特征在于，所述第三修正项包括：

8.受环丙沙星影响的污水除磷效果控制方法，其特征在于，包括根据如权利要求1～7任一项所述的污水除磷效果预测方法，预测生物除磷过程出水磷酸盐浓度，若预测结果超过排放标准，则提高曝气量。

9.计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1～7任一项所述的污水除磷效果预测方法的步骤。

10.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一项所述的污水除磷效果预测方法的步骤。

技术总结
本申请涉及一种受环丙沙星影响的污水除磷效果预测及控制方法、计算机设备和存储介质，污水除磷效果预测方法包括构建环丙沙星抑制机理模型，所述环丙沙星抑制机理模型用于结合污水中环丙沙星的浓度，实时预测生物除磷过程出水磷酸盐浓度；所述环丙沙星抑制机理模型基于全耦合活性污泥模型构建，构建过程包括：构建基于全耦合活性污泥模型的机理模型；利用污水中环丙沙星的浓度，修正所述聚磷菌相关过程速率方程及系数。本申请受环丙沙星影响的污水除磷效果预测方法在全耦合活性污泥模型的基础上充分考虑环丙沙星的影响，对聚磷菌相关过程速率方程及系数加以修正，修正后获得环丙沙星抑制机理模型，能够实时预测生物除磷过程出水磷酸盐浓度。

技术研发人员：王如意,孙培德,楼菊青,蔡靖,林逸文
受保护的技术使用者：浙江工商大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16